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摘要：高效机械化掘进作业代表了巷道掘进技术新的发展方向，同时，它也是确保煤矿产业科学安全发展的不可或缺的重要条件之一。在经济高速发展的形势下，对煤矿机械化发展提出了更高的要求，因此如何提高煤矿巷道掘进速度是值得深入研究的一个课题。本文以岩巷为例，具体分析了掘进技术的影响因素及快速发展方法，最后提出了岩巷掘进机械化的工艺。
关键词：煤矿；巷道掘进；机械化
Abstract: Efficient mechanized tunneling work represents a new development direction of tunneling technology, at the same time, it is also one of the important conditions necessary to ensure the security of coal mine industry scientific development. In the situation of rapid economic development, put forward higher request to the coal mine mechanization development, so how to improve the driving speed of coal mine roadway is a subject worthy of further study. In this paper, rock tunnel as an example, a detailed analysis of the factors influencing the tunneling technology and the rapid development of methods, finally puts forward the process driving mechanized roadway.
Key words: coal mine; roadway; mechanization
中图分类号：TD82 文献标识码：文章编号
1 岩巷掘进技术概述
随着煤炭市场需求的扩大，特别是采煤设备和采煤技术水平的提高，煤炭生产能力又一次大幅度提高，致使巷道工作量加大，衔接十分紧张。但由于我国的掘进设备革新慢，适应性差、技术不过关等因素影响，掘进技术的发展缓慢已越来越成为煤矿可持续性发展的瓶颈，也是广大技术人员需要研究的关键性问题。快速掘进是缓解接替紧张局面最为有效的方法，对实现煤矿的稳产高产和可持续发展意义重大。
岩巷掘进是一个多工序交替过程，主要由破岩、装运和支护三大工序组成。要达到巷道施工的快速高效，最根本的就是使每个工序能够高效率，并使得每个工序能够很好地协调连接起来。现阶段我国的煤矿在岩巷掘进施工中，积极引进和推广新工艺、新材料、新设备，同时对原生产设备不断地进行技术改造，在爆破材料、锚杆支护的原材料和机具的造型上，进行了一系列的改革，充分发挥综合机械化效能，提高了岩石的掘进速度和支护效果。
2 煤矿岩巷掘进技术的影响因素
2.1机械化装备水平低。目前我国岩巷机械化作业方式主要表现在以下两个方面：一方面是虽然部分企业在装载、运输方面实现了机械化。但是在打眼、喷浆方面仍然依靠人工来进行，这样的施工工艺存在于我国大部分煤矿企业，它属于普及型机械化作业线。不得不承认我国在岩巷掘进设备的研制方面存在着很多的不足，比如设备工业起步较晚且水平较低，尤其是掘进设备的主要元件上面，我们缺少核心技术，因此和国外同类产品相比，我国还是存在着不小的差距。另一方面也可以称之为高档机械化作业线，因为不但在转载、运输上面实现了机械化，在打眼、装岩等环节上也实现了机械化．用具有大功率高效导轨式凿岩机的钻装锚机组打眼和与之相配套的凿岩台车，这样既提高了工人井下工作的安全系数，同时减少了工人的劳动强度，也基本满足岩石井巷工作的高速生产的需求。
2.2施工工艺。井巷掘进施工工艺的相对比较落后的很大的原因是因为掘进设备的局限性。根据有关部门统计，支护时间在巷道掘进作业中的比重占总作业时间的60%以上。由于锚杆、锚梁网、锚喷等支护手段广泛应甩在半煤岩巷道和煤层巷道中，虽然在一定程度上节省了巷道的支护作业时间，但要想进一步的加快掘进巷道的速度，其最大的障碍是由于在掘进巷道作业中的支护工作与巷道掘进工作的分离。
2.3地质条件。不论是岩巷还是煤巷，在施工过程中如果经常遇到构造带或者是断层带，在这样极其复杂的地质条件下施工，不但严重地影响施工的进度，而且极其威胁安全生产及矿工的生命安全。
3 促使巖巷快速掘进的方法措施
3.1采用综合机械化配套设备是快速施工的关键因素。岩巷掘进多年来一直沿用风动凿岩机，但液压凿岩机在性能上要优于风动凿岩机，如械械性能好，凿岩速度快，比同类风动凿岩机提高1倍～2倍。进入20世纪80年代以来，煤炭基本建设推广了以调车盘、耙斗装岩机为主，以侧装机、全液压钻车为主，以电动凿岩机为主和以钻装锚机组为主的4种岩巷机械化作业线，应用在大断面岩巷施工中，创造了良好成绩。
3.2爆破工艺创新，大力推广中深孔光面爆破。影响岩巷掘进爆破效率的主要因素有:掏槽方式及其装药量、炮眼深度、周边眼光爆参数、起爆时差和炮眼利用率等。中深孔爆破的掏槽眼深度比普通掏槽眼深度大，一般达到210m～315m。掏槽眼的深度大小决定着循环进尺的大小，同时，对周边眼的爆破质量及成巷质量也有影响。为了提高中深孔直眼掏槽的掏槽效果和炮眼利用率，须在装药眼附近布置空眼以增加自由面，还需要合理的确定相邻装药眼的眼距、掏槽眼的几何形状、装药量和装填结构。炮眼深度存在一个最优值，应以提高巷道掘进效率为前提，结合现场实际情况综合确定，长期实践表明，中深孔爆破(L=2～3m)优于浅孔爆破(L=1.5～2m)。
光面爆破是合理选择爆破参数的控制爆破技术。它是通过合理的选择爆破参数，使爆破后的巷道成形规整，减少超控和欠控，最大限度地保持围岩的自身强度，从而增强围岩的自撑能力。要取得较好的光爆效果，首先必须选择合理的光爆参数。
3.3 确定锚杆支护参数，提高锚杆安装质量。支护管理不但对巷道支护质量有影响，对掘进进尺也有影响，如永久支护前大面积片帮，使喷浆厚度和喷射工作量增大。在实践中可根据围岩松动圈理论，以悬吊作用设计为基础，并根据岩性的具体情况，定出合适的支护密度，最后通过试验检测，检验支护参数选择的合理性。在普及应用全长树脂锚杆的基础上，针对大断面，服务年限长的井巷工程，积极推广使用高强度新型锚杆。锚喷支护方式必须与光面爆破技术相结合，否则围岩受损严重，表面裂隙较多，围岩松动圈较大，岩体丧失稳定性；巷道轮廓线参差不齐，易造成应力集中，喷层受到剪切破坏而导致巷道损坏。
3.4 充分调动职工积极性，加强工人培训和学习的机会。为提高掘进队伍的战斗力，煤矿相关部门要多次举行劳动竞赛，如打眼比赛、喷浆比赛等，有利的调动了职工的积极性，使职工在工作中感到快乐，工作更加积极主动。适当提高班队长、机长、维修工等人员的工资分配系数，对“技术能手”带徒弟、讲课，给予适当奖励，充分发挥岩巷“技术能手”的传帮带作用，最大限度地挖掘职工潜能，为岩巷快掘献策献力。对井下施工人员进行技术培训，在应用新技术方面，要做到技术交底。对于井下出现的问题，管理人员要及时妥当及时处理，不能拖拉造成窝工，以至于减缓掘进速度。
3.5 加強劳动组织管理，实行全面质量控制。通过合理的劳动组织，使得各工种互相协作，消除各工种间工作量不均衡的现象，同时各工种处于统一指挥和协调之下，各工序衔接紧密，减少和避免相互影响，缩短循环时间。另外要狠抓工程质量，以质量保证安全，以质量促进度。建立健全质量保证体系，强调过程控制，特别是关键过程的控制。按照公司颁布的安全标准进行验收，质量与个人工资挂钩，安全检查员、质量验收员、班组长现场跟班验收。
4岩巷掘进机械化分析
主要从破岩工艺方面进行分析：
4.1人工钻爆法破岩工艺分析。风锤人工钻凿炮眼、爆破落岩。该工艺是我国煤炭系统岩巷破岩的主要工艺。这种工艺简单，但安全可靠性差，效率低，工人劳动强度大，单进水平低。
4.2全液压钻车钻爆法破岩的工艺分析。液压钻车钻凿炮眼、爆破落岩。这种工艺凿岩效率高，钻进速度快，特别是硬岩钻进效率更高，大幅度减少凿岩单工序时间；钻眼质量高，爆破效果有保障；工效高，作业人员少，钻车一般两人操作，熟练时可一人操作；可实施中深孔爆破，提高爆破效率，从而提高循环进度；由于司机远离迎头，安全上更可靠；液压凿岩机比风动凿岩机噪音小的多，可改善工人劳动环境，单进水平提高更有潜力，必将成为硬岩掘进的主流工艺。
4.3部分断面岩巷掘进机（纵轴悬臂）破岩工艺。岩巷纵轴悬臂掘进机切割破岩工艺，比钻爆工艺好、工人劳动强度低，巷道成型规整，对围岩扰动小、利于支护。在满足后排矸能力的前提支撑下，其单进水平提高幅度更大。
缺点是，切割过程中粉尘浓度高，内外喷雾加除尘风机仍达不到钻爆工艺相应的环境条件；EBZ-200H在岩石坚固性系数f值大于7时，破岩效率低、截齿消耗大、齿座磨损严重甚至磨通、主轴断裂等设备故障率明显提高。
4.4全断面岩巷掘进机的破岩工艺。全断面岩石掘进机在国外已是一种完全成熟的掘进机械。它是集破岩、装运、支护等工序于一体自动化程度较高的施工工艺和装备系统。与传统的钻爆法相比，具有快速、高效、安全可靠、施工质量好、对围岩的扰动小等优点。由于TBM设备长度大，最小的也在80～100m，不便转弯，设备安装拆除工期长；又属于机械切割破岩，坚硬岩层中使用时，设备故障率高，效率低。因此，一般用于铁路隧道和城市地铁隧道施工，除平硐开拓的煤矿外，TBM不适合于煤矿井下施工。
结束语：岩石巷道的掘进是一个系统工程，为保证岩巷优质高效掘进，在研究提升掘进机械化水平和开发先进的爆破技术的同时，必须采用科学的施工组织和管理方法。完善制度、严格考核，加强培训、推进岩巷专业化队伍建设，加大技术创新，将岩巷的快速掘进水平再推上一个台阶，以取得更加显著的技术经济效果。
关键词：煤矿；巷道掘进；机械化
Abstract: Efficient mechanized tunneling work represents a new development direction of tunneling technology, at the same time, it is also one of the important conditions necessary to ensure the security of coal mine industry scientific development. In the situation of rapid economic development, put forward higher request to the coal mine mechanization development, so how to improve the driving speed of coal mine roadway is a subject worthy of further study. In this paper, rock tunnel as an example, a detailed analysis of the factors influencing the tunneling technology and the rapid development of methods, finally puts forward the process driving mechanized roadway.
Key words: coal mine; roadway; mechanization
中图分类号：TD82 文献标识码：文章编号
1 岩巷掘进技术概述
随着煤炭市场需求的扩大，特别是采煤设备和采煤技术水平的提高，煤炭生产能力又一次大幅度提高，致使巷道工作量加大，衔接十分紧张。但由于我国的掘进设备革新慢，适应性差、技术不过关等因素影响，掘进技术的发展缓慢已越来越成为煤矿可持续性发展的瓶颈，也是广大技术人员需要研究的关键性问题。快速掘进是缓解接替紧张局面最为有效的方法，对实现煤矿的稳产高产和可持续发展意义重大。
岩巷掘进是一个多工序交替过程，主要由破岩、装运和支护三大工序组成。要达到巷道施工的快速高效，最根本的就是使每个工序能够高效率，并使得每个工序能够很好地协调连接起来。现阶段我国的煤矿在岩巷掘进施工中，积极引进和推广新工艺、新材料、新设备，同时对原生产设备不断地进行技术改造，在爆破材料、锚杆支护的原材料和机具的造型上，进行了一系列的改革，充分发挥综合机械化效能，提高了岩石的掘进速度和支护效果。
2 煤矿岩巷掘进技术的影响因素
2.1机械化装备水平低。目前我国岩巷机械化作业方式主要表现在以下两个方面：一方面是虽然部分企业在装载、运输方面实现了机械化。但是在打眼、喷浆方面仍然依靠人工来进行，这样的施工工艺存在于我国大部分煤矿企业，它属于普及型机械化作业线。不得不承认我国在岩巷掘进设备的研制方面存在着很多的不足，比如设备工业起步较晚且水平较低，尤其是掘进设备的主要元件上面，我们缺少核心技术，因此和国外同类产品相比，我国还是存在着不小的差距。另一方面也可以称之为高档机械化作业线，因为不但在转载、运输上面实现了机械化，在打眼、装岩等环节上也实现了机械化．用具有大功率高效导轨式凿岩机的钻装锚机组打眼和与之相配套的凿岩台车，这样既提高了工人井下工作的安全系数，同时减少了工人的劳动强度，也基本满足岩石井巷工作的高速生产的需求。
2.2施工工艺。井巷掘进施工工艺的相对比较落后的很大的原因是因为掘进设备的局限性。根据有关部门统计，支护时间在巷道掘进作业中的比重占总作业时间的60%以上。由于锚杆、锚梁网、锚喷等支护手段广泛应甩在半煤岩巷道和煤层巷道中，虽然在一定程度上节省了巷道的支护作业时间，但要想进一步的加快掘进巷道的速度，其最大的障碍是由于在掘进巷道作业中的支护工作与巷道掘进工作的分离。
2.3地质条件。不论是岩巷还是煤巷，在施工过程中如果经常遇到构造带或者是断层带，在这样极其复杂的地质条件下施工，不但严重地影响施工的进度，而且极其威胁安全生产及矿工的生命安全。
3 促使巖巷快速掘进的方法措施
3.1采用综合机械化配套设备是快速施工的关键因素。岩巷掘进多年来一直沿用风动凿岩机，但液压凿岩机在性能上要优于风动凿岩机，如械械性能好，凿岩速度快，比同类风动凿岩机提高1倍～2倍。进入20世纪80年代以来，煤炭基本建设推广了以调车盘、耙斗装岩机为主，以侧装机、全液压钻车为主，以电动凿岩机为主和以钻装锚机组为主的4种岩巷机械化作业线，应用在大断面岩巷施工中，创造了良好成绩。
3.2爆破工艺创新，大力推广中深孔光面爆破。影响岩巷掘进爆破效率的主要因素有:掏槽方式及其装药量、炮眼深度、周边眼光爆参数、起爆时差和炮眼利用率等。中深孔爆破的掏槽眼深度比普通掏槽眼深度大，一般达到210m～315m。掏槽眼的深度大小决定着循环进尺的大小，同时，对周边眼的爆破质量及成巷质量也有影响。为了提高中深孔直眼掏槽的掏槽效果和炮眼利用率，须在装药眼附近布置空眼以增加自由面，还需要合理的确定相邻装药眼的眼距、掏槽眼的几何形状、装药量和装填结构。炮眼深度存在一个最优值，应以提高巷道掘进效率为前提，结合现场实际情况综合确定，长期实践表明，中深孔爆破(L=2～3m)优于浅孔爆破(L=1.5～2m)。
光面爆破是合理选择爆破参数的控制爆破技术。它是通过合理的选择爆破参数，使爆破后的巷道成形规整，减少超控和欠控，最大限度地保持围岩的自身强度，从而增强围岩的自撑能力。要取得较好的光爆效果，首先必须选择合理的光爆参数。
3.3 确定锚杆支护参数，提高锚杆安装质量。支护管理不但对巷道支护质量有影响，对掘进进尺也有影响，如永久支护前大面积片帮，使喷浆厚度和喷射工作量增大。在实践中可根据围岩松动圈理论，以悬吊作用设计为基础，并根据岩性的具体情况，定出合适的支护密度，最后通过试验检测，检验支护参数选择的合理性。在普及应用全长树脂锚杆的基础上，针对大断面，服务年限长的井巷工程，积极推广使用高强度新型锚杆。锚喷支护方式必须与光面爆破技术相结合，否则围岩受损严重，表面裂隙较多，围岩松动圈较大，岩体丧失稳定性；巷道轮廓线参差不齐，易造成应力集中，喷层受到剪切破坏而导致巷道损坏。
3.4 充分调动职工积极性，加强工人培训和学习的机会。为提高掘进队伍的战斗力，煤矿相关部门要多次举行劳动竞赛，如打眼比赛、喷浆比赛等，有利的调动了职工的积极性，使职工在工作中感到快乐，工作更加积极主动。适当提高班队长、机长、维修工等人员的工资分配系数，对“技术能手”带徒弟、讲课，给予适当奖励，充分发挥岩巷“技术能手”的传帮带作用，最大限度地挖掘职工潜能，为岩巷快掘献策献力。对井下施工人员进行技术培训，在应用新技术方面，要做到技术交底。对于井下出现的问题，管理人员要及时妥当及时处理，不能拖拉造成窝工，以至于减缓掘进速度。
3.5 加強劳动组织管理，实行全面质量控制。通过合理的劳动组织，使得各工种互相协作，消除各工种间工作量不均衡的现象，同时各工种处于统一指挥和协调之下，各工序衔接紧密，减少和避免相互影响，缩短循环时间。另外要狠抓工程质量，以质量保证安全，以质量促进度。建立健全质量保证体系，强调过程控制，特别是关键过程的控制。按照公司颁布的安全标准进行验收，质量与个人工资挂钩，安全检查员、质量验收员、班组长现场跟班验收。
4岩巷掘进机械化分析
主要从破岩工艺方面进行分析：
4.1人工钻爆法破岩工艺分析。风锤人工钻凿炮眼、爆破落岩。该工艺是我国煤炭系统岩巷破岩的主要工艺。这种工艺简单，但安全可靠性差，效率低，工人劳动强度大，单进水平低。
4.2全液压钻车钻爆法破岩的工艺分析。液压钻车钻凿炮眼、爆破落岩。这种工艺凿岩效率高，钻进速度快，特别是硬岩钻进效率更高，大幅度减少凿岩单工序时间；钻眼质量高，爆破效果有保障；工效高，作业人员少，钻车一般两人操作，熟练时可一人操作；可实施中深孔爆破，提高爆破效率，从而提高循环进度；由于司机远离迎头，安全上更可靠；液压凿岩机比风动凿岩机噪音小的多，可改善工人劳动环境，单进水平提高更有潜力，必将成为硬岩掘进的主流工艺。
4.3部分断面岩巷掘进机（纵轴悬臂）破岩工艺。岩巷纵轴悬臂掘进机切割破岩工艺，比钻爆工艺好、工人劳动强度低，巷道成型规整，对围岩扰动小、利于支护。在满足后排矸能力的前提支撑下，其单进水平提高幅度更大。
缺点是，切割过程中粉尘浓度高，内外喷雾加除尘风机仍达不到钻爆工艺相应的环境条件；EBZ-200H在岩石坚固性系数f值大于7时，破岩效率低、截齿消耗大、齿座磨损严重甚至磨通、主轴断裂等设备故障率明显提高。
4.4全断面岩巷掘进机的破岩工艺。全断面岩石掘进机在国外已是一种完全成熟的掘进机械。它是集破岩、装运、支护等工序于一体自动化程度较高的施工工艺和装备系统。与传统的钻爆法相比，具有快速、高效、安全可靠、施工质量好、对围岩的扰动小等优点。由于TBM设备长度大，最小的也在80～100m，不便转弯，设备安装拆除工期长；又属于机械切割破岩，坚硬岩层中使用时，设备故障率高，效率低。因此，一般用于铁路隧道和城市地铁隧道施工，除平硐开拓的煤矿外，TBM不适合于煤矿井下施工。
结束语：岩石巷道的掘进是一个系统工程，为保证岩巷优质高效掘进，在研究提升掘进机械化水平和开发先进的爆破技术的同时，必须采用科学的施工组织和管理方法。完善制度、严格考核，加强培训、推进岩巷专业化队伍建设，加大技术创新，将岩巷的快速掘进水平再推上一个台阶，以取得更加显著的技术经济效果。